اثر ممبا

 قابل توجیه به نظر نمی رسد که آب 70درجه سانتی گراد شتابان تر از آب 20درجه دچار انجماد شود به طور مثال اگر آب 20 درجه به 30 دقیقه وقت نیاز داشته باشد تا به دمای انجماد برسد ، آب 70 درجه مدت زمان بیشتری نیاز دارد چون در ابتدا  باید زمانی را صرف کند تا از 70 درجه به 20درجه برسد و سپس همان 30 دقیقه را پشت سر بگذارد تا منجمد شود ولی واقعیت این است که وقتی آب از 70 درجه به20 درجه میرسد دچار اصلاحاتی می شود که پیامد این تحولات می تواند  منجر به این شود که زمان انجماد  آن کوتاهتر شود  به عبارت بهتر دلیل واحدی برای پدیده ممبا وجود ندارد و عوامل مختلفی در ایجاد این پدیده موثر هستند این دلایل عبارتند از :

 تبخیر :

وقتی آب داغ بتدریج سرد می شود بخشی از آب به شکل بخار خارج می شود و جرم آب کم شدن می یابد . نزول جرم آب سبب می شود آب باقی مانده با از دست دادن گرمای کمتری منجمد شود و فرآیند انجماد تشتابان شود اگرچه فرآیند تبخیر و افت جرم آب یکی از عوامل مهم در ایجاد پدیده ممباست ولی تنها عامل نیست بطوریکه حتی با حذف تبخیر هم پدیده ممبا مشاهده میشود به عبارت بهتر اگر آب داغ را در یک طزف دربسته ریخته و مانع از تبخیر ونزول جرم شویم باز هم آب داغ با سرعت تراز  آب سرد منجمد میشود . پس علاوه بر تبخیر عوامل دیگری هم در این مورد تاثیر گذار هستند

خروج گازهای حل شده از آب :

می دانیم که انحلال پذیری گازها با بیشتر شدن دما کم شدن می یابد و نیز میدانیم که وجود ذراتحل شونده در یک حلال موجب افت دمای انجماد میشود . بنابراین می توان پذیرفت آب سرد حاوی میزان بیشتری از گازهای محلول بوده پس دمای انجماد پائین تری دارد و فرایند انجماد آن کند تر اتفاق میافتد . ولی این هم باز به تنهائی برای توجیه پدیده ممبا کفایت نمی کند زیرا اگر یک مقدار آب را به دقت جوشانیم تا گازهای محلول درآن دقیقا خارج شود بعدآن را تا دمای20درجه سرد کنیم و یک گاز جوشیده بدون گاز را در شرایط دمائی 70درجه نگهداریم باز هم آب 70درجه سانتی گراد زودتر منجمد میشود  

 تاثیر محیط :

آب داغ ممکن است محیط اطراف خود را دچار چنان تحولاتی کتد که پس از آن انجماد با سرعت تر اتفاق بیفتد مثلا وقتی ظرف حاوی آب داغ را برروی برفک یخچال قرار میدهیم برفک یخچال ذوب میشود در این صورت آب گرم تماس بهتری با دستگاه سردکننده خواهد داشت ولی اگر چه این عامل هم میتواند تاثیرگذار باشد ولی به تنهائی نمی تواند پدیده ممبا را توجیه کند چون حتی وقتی هردو  ظرف برروی یک سطح عایق قرار داده شوند بطوریکه ذوب برفک یخچال اتفاق نیفتدباز هم پدیده ممبا دیده میشود

 ابر سرد شدن :

ابر سرد شدن نیز به عنوان یکی از دلایل ایجادپدیده ممبا مطرح شده است . منظور از ابر سرد سدن این است که آب در دمائی پایین تراز صفر درجه منجمد شود.دردمای صفر درجه مولکولهای آ ب میخواهند به شکل بلور یخ ساختار منظمی بگیرند یعنی حرکات کاتوره ای خود را به عنوان یک مایع از دست می دهند ولی گاهی اوقات ذرات آبی که تاحد صفر درجه سرد شده اند هیچ بهم پیوستگی نمی بینند بنابراین آب تادمائی زیر صفر درجه بدون یخ زدن سرد میشودآزمایشات نشان می دهد آبی که درآغاز گرمتر بوده تنها تا 2 درجه ابر سرد می شود در حالی که آبی که از آغاز سردتر بوده تا 8 درجه ابر سرد می گردد بنابراین آب سرد دیرتر منجمد می شود .البته درستی فرایند ابر سرد شدن هنوز دقیقا تائید نشده است ولی حتی در صورت تائید نمی تواند توجیه خوبی برای پدیده ممبا باشد چون به جای آنکه معما ، معمای دیگری قرار میدهد چرا باید آبیکه درایتدا گرمتر بوده بیشتر از آبی که درآغاز سردتربوده ابر سرد شود ؟

البته یک پاسخ برای این سوال این است که چون آب سرد حل شوند گازی شکل بیشتری دارد دمای انجماد آن کمتر است . ولی چنانچه در بخش گازهای حل شده گفته شد حتی در صورت خروج دقیق گازهای محلول باز هم پدیده ممبا اتفاق می افتد

 همرفت :

توجیه دیگری برای پدیده ممبا توجه به این واقیت است که دمای آب غیر یکنواخت میشود و همچنانکه آب سرد میشود گرادیان های دما و جریان های همرفت بیشتر شدنمی یابند . با بیشتر شدن دما چگالی آب افت می یابد بنابراین پس از گذشت زمان ، همچنانکه آب سرد می شود برروی سطح آب یک سطح داغ فوقانی ایجاد می شود یعنی دمای آب در سطح بشتر از دمای متوسط آب درکف ظرف خواهد بود  . اگر آب دمای خود را اساسا از سطح از دست بدهد این به آن معنی است که آب گرمارا سریع‌تر تر از حالتی از دست می دهد که با در نظر گرفتن دمای متوسطشازآن انتظار میرفت . به عبارت بهتر برای هر دمائی هرچه توزیع دمائی آب غیر یکنواخت تر باشد اتلاف گرما بیشتر استدر واقع آبی که داغ تر است به سرعت دچار نزول دما می شود و موجب ایجاد جریانهای همرفتی می گردد .برقراری این جریانهای همرفتی سبب میشود که دمای آب از بالا تاپائین بشدت دچار تغییر شود ولی آبی که دمای کمی دارد آهسته تر سرد می شود پس سرعت ایجاد جریان های همرفتی هم در آن کمتر است ودیرتر دچار کم شدن دما می شوددر یک مثال واقعی میتوان فرض کرد آب گرم تر ، از دمای 70 درجه وآب سردتر از دمای 30 درجه آغاز کند . وقتی دمای متوسط آب 30درجه است همه جای آن به طور یکنواخت30درجه دارد درحالیکه وقتی آب گرم به دمای متوسط 30درجه می رسد سطح آن دمایی بسیار بیشتر از 30درجه دارد بنابراین گرما را شتابانتر از آبی ازدست می دهد که در همان دمای متوسط قرار داردبه نظر میرسد جریان های همرفتی میتواند به تنهائی پدیده ممبا را توجیه کند ولی این مشروط به آن است که بتوانیم یک مدل نظری برای جریانهای همرفتیداشته باشیم ولی چنین مدلی هنوز بدست نیامده است

چرا به این پدیده یعنی زودتر منجمد شدن آب داغ پدیده ممبا مبگویند ؟

حدود 30 سال پیش در یکی از دبیرستانهای شهر تانزانیا ، دانش آموزی بنام ممبا درکلاس فیزیک از معلم خود پرسید : چرا شیر داغ زودتر از شیر سرد منجمد میشود ؟

 معلم وی پاسخ داد ولی شیر سرد زودتر منجمد میشود ممبا در جواب ادعاکرد خود آزمایش کرده و مطمئن است که شیر داغ زودتر منجمد میشود معلم پاسخ داد در فیزیکی که در تمام دنیا تدریس می شود شیر سرد زودتر ازشیر داغ یخ می زند شاید در فیزیک به‌روزی بنام ممبا آنگونه باشد که تو میگوئیاگرچه این بحث باخنده کلاس به نفع معلم تمام شد ولی ممبا هرگز نتوانست حادثه ای را خود آن را تجربه کرده بود فراموش کند مدتی گذشت روزی یکی از استادان فیزیک دانشگاه تانزانیا به نام دکتر اسبورن برای سخنرانی به دبیرستان ممبا آمد . او پس از سخنرانی به دانش آموزان اجازه داد که سوالهای خودرامطرح کنند ممبا هم فرصت را ازدست نداد وپرسید چرا آب داغ زوتر از آب سرد منجمد میشود ؟

استاد اندکی تامل کرد و گفت من نمی دانم ولی تحقیق وآزمایش خواهم کرد وبه تواطلاع خواهم داد واز همانجا تحقیقات در این زمینه آغاز شد 5با سال بعد در یکی از مجلات معتبر علمی  مقاله ای غیر معمول توسط ممباو دکتر اسبورن به چاپ رسید این مقاله  شرح درد دل های ممبا آغاز میشد و سپس به تشریح آزمایشاتی می پرداخت که دکتر اسبورن برای اثبات صحت این پدیده انجام  داده بود ...

و این چنین این پدیده در دنیای علم پدیده ممبا نامیده ش